基于绝缘子—导线耦合模型的输电线路风偏特性研究

摘要

近年来，由于用电负荷快速增长，输电线路的电压等级越来越高，线路走廊向大跨越发展，这就势必会导致导线、绝缘子的材料的轻便化，从而造成输电线路对风的敏感性越来越强，架空输电线路的风偏问题越来越显著。风偏闪络一旦发生，将导致线路的跳闸、电能的损耗甚至是断股断线等事故，严重影响电网的运行安全和供电系统的可靠性。输电线路风偏特性的研究对于预防风偏事故和处理风偏现象具有重要意义。本文针对500kv紧凑型输电线路，从风场模拟、导线体型系数、风偏影响因素等方面进行了输电线路风偏的研究。主要内容如下：
　　1.输电线路风场的模拟。推导了谐波合成法模拟脉动风速时程的过程，采用FFT算法加快了计算速度，得到了不同档距下的脉动风速时程。根据阵风的规律列出了阵风风速时程的表达式。
　　2.导线体型系数的研究。采用Gambit软件建立了四分裂、六分裂、八分裂导线的物理模型，采用Fluent流体分析软件分别对其进行了模拟，得到平均风速下分裂导线的气动力特性和导线的体型系数。
　　3.不同因素对导线的非同期摇摆和绝缘子串的风偏影响研究。采用ANSYS建立了绝缘子—导线的有限元耦合模型，并在平均风、阵风和脉动风场下进行了瞬态动力分析，得到了不同风模型、档距和档数下绝缘子串和导线的最大风偏位移，并以此为依据判断了输电线路发生风偏闪络的可能性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容

第2章 风场的模拟

2.1 风荷载的特性

2.2 脉动风的模拟

2.3 阵风的模拟

2.4 本章小结

第3章 绝缘子串风偏理论

3.1传统风偏研究方法

3.2风偏计算的有限元方法

3.3 本章小结

第4章 分裂导线体型系数研究

4.1计算流体动力学简介

4.2湍流模型

4.3多分裂导线体型系数仿真

4.4本章小结

第5章 紧凑型输电线路风偏特性的有限元分析

5.1悬链线理论

5.2输电线—绝缘子耦合模型的建立

5.3输电线—绝缘子耦合模型有限元分析

5.4 档数和档距对导线非同期摇摆和悬垂处风偏响应的影响

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 后续工作与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢